CN214374856U - 一种防冻式风向传感器和具有该风向传感器的气象站 - Google Patents

Abstract

一种防冻式风向传感器和具有该风向传感器的气象站，所述防冻式风向传感器，其风向标上设有用于加热的加热电路；风向标上还设有两个金属接头，且两个金属接头之间有间隙；两个金属接头串联在同一电流支路上，常态下，所述电流支路断开；当所述风向标处于化冻状态时，两个金属接头之间通过水流导通，所述电流支路通电。本实用新型提出的一种防冻式风向传感器，在冰冻天气中，可通过加热电阻对风向标进行加热化冻，冰层融化后的水流将两个金属接头连通，从而使得金属接头所在的电流支路上电。故而，实际工作过程中，当加热电阻通电后，可根据金属接头所在电流支路的电信号判断风向标是否有效化冻，从而精确监控风向标的化冻情况。

Description

一种防冻式风向传感器和具有该风向传感器的气象站

技术领域

本实用新型涉及气象站领域，尤其涉及一种防冻式风向传感器和具有该风向传感器的气象站。

背景技术

布置在海边的气象站难免会在低温天气遭遇设备结冰的情况，而传统的气象站往往由于未增设除冰装置导致风向传感器冻结无法工作，或者在风向传感器中空结构内部增加电加热棒、加热电阻等进行化冻，但这不仅会增大传感器风向杆的体积和重量，而且在低温无雪天气，热电阻长时间工作会影响设备寿命并且不利于设备安全工作，从而影响测量精度。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中的风向传感器在冰冻天气无法使用，除冰效果不佳的缺陷，本实用新型提出了一种防冻式风向传感器和具有该风向传感器的气象站。

本实用新型的目的之一采用以下技术方案：

一种防冻式风向传感器，其风向标上设有用于加热的加热电路；风向标上还设有两个金属接头，且两个金属接头之间有间隙；

两个金属接头串联在同一电流支路上，常态下，所述电流支路断开；当所述风向标处于化冻状态时，两个金属接头之间通过水流导通，所述电流支路通电。

优选的，所述两个金属接头位于风向标相对的两侧，且两个金属接头均位于风向标的底部。

优选的，所述加热电路包括分布设置在风向标相对两侧的圆环型的加热电阻，金属接头所连接的导线穿过与所述金属接头位于风向标同一侧的加热电阻的内圈；且加热电阻位于风向标的底部。

优选的，两个加热电阻串联在同一供电支路上，以方便加热电阻的工作控制；所述供电支路与所述电流支路并联。

优选的，风向标通过转接部转动设置在支撑部上；转接部包括传动杆和连杆，传动杆转动设置在支撑部上，连杆水平设置在传动杆上，风向标设置在连杆上；传动杆、连杆和支撑部内部均设有用于供加热电阻和金属接头所连接的导线走线的内腔；传动杆上设有防水帽，传动杆和支撑部的连接位置位于防水帽内周。

本实用新型的目的之二采用以下技术方案：

一种气象站，包括上述的防冻式风向传感器，其特征在于，还包括温度传感器、配电箱和控制器；加热电阻、金属接头、温度传感器和控制器均通过导线连接配电箱，控制器用于根据温度传感器的检测值控制加热电阻所在供电支路的导通；控制器还用于根据金属接头所在供电支路的电信号控制加热电阻所在供电支路的断开。

优选的，还包括固定杆和底座；固定杆垂直设置在底座上，固定杆上设有多根用于提供安装位置的横杆；位于固定杆低端的横杆上设有与雨量计和二氧化碳传感器；温度传感器设置在位于固定杆高端的横杆上；所述防冻式风向传感器的支撑部设置在位于固定杆高端的横杆上；所述固定杆上端的横杆上还设有摄像头、风速传感器、光照传感器、PM2.5和PM10传感器、大气压传感器、湿度传感器和降雪量传感器。

优选的，固定杆顶部设有避雷针。

优选的，配电箱设置在固定杆上，控制器设置在配电箱内，配电箱外部还设有天线；配电箱内部设有电源模块、通信模块和第一存储模块；所述电源模块用于供电；所述第一存储模块用于存储所述摄像头采集的数据；所述通信模块用于将第一存储模块存储的数据通过天线发送到云端服务器。

优选的，固定杆上还设有操作箱；所述操作箱内包括处理器模块、第二存储模块、显示模块。所述处理器模块连接第二存储模块和显示模块，所述处理器模块还通过接口与各气象要素传感器连接；气象要素传感器包括：漏斗式雨量计、二氧化碳传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5和PM10传感器、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、降雪量传感器和风向传感器。

所述第二存储模块用于保存各气象要素传感器采集到的数据；所述显示模块包括一块安装在操作箱上的LED显示屏，LED显示屏显示观测到各个气象传感器采集到的实时数据。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提出的一种防冻式风向传感器，在冰冻天气中，可通过加热电阻对风向标进行加热化冻，冰层融化后的水流将两个金属接头连通，从而使得金属接头所在的电流支路上电。故而，实际工作过程中，当加热电阻通电后，可根据金属接头所在电流支路的电信号判断风向标是否有效化冻，从而精确监控风向标的化冻情况。

(2)本实用新型提出的一种气象站，通过现有技术与防冻式风向传感器的配合，实现了对风向传感器的风向标的自动化冻。

附图说明

图1为一种防冻式风向传感器的结构示意图；

图2为金属接头和加热电阻的电路原理图；

图3为一种气象站的结构示意图；

1、底座；2、固定杆；3、雨量计；4、二氧化碳传感器；5、操作箱；6、配电箱；7、天线；8、摄像头；9、风速传感器；10、光照传感器；11、PM2.5和PM10传感器；12、大气压传感器；13、温湿度传感器；14、降雪量传感器；15、风向传感器；16、避雷针；17、横杆；

151、支撑部；152、传动杆；153、连杆；154、导线；155、加热电阻；156、金属接头；157、风向标；158、配重；159、防水帽。

具体实施方式

名词解释：

PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也称细颗粒物、可入肺颗粒物。

PM10是空气动力学当量直径小于等于10微米的可吸入颗粒物，指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称。

本实施方式提出的一种防冻式风向传感器，其风向标157相对两侧分别设置有一个金属接头156，所述金属接头156位于风向标157的底部，且两个金属接头156之间有间隙。

两个金属接头156串联在同一电流支路，常态下，所述电流支路断开；当所述风向标157通过设于其表面的加热电路进行加热，即当所述风向标157处于化冻状态时，两个金属接头156之间通过水流导通，所述电流支路通电。

具体的，本实施方式中，在冰冻天气中，可通过加热电路中的加热电阻155对风向标157进行加热化冻，冰层融化后的水流将两个金属接头156连通，从而使得金属接头156所在的电流支路上电。故而，实际工作过程中，当加热电阻155通电后，可根据金属接头156所在电流支路的电信号判断风向标157是否有效化冻，从而精确监控风向标157的化冻情况。

本实施方式中，根据两个金属接头156之间的导电情况判断风向标157的化冻效率。本实施方式中，上述金属接头156的设置方式，可对整个风向标157的化冻状态进行监测。具体实施时，也可将两个金属接头156设置在风向标157的同一侧，只需要两个金属接头156之间留有间隙，便可对风向标157表面进行水流检测，即对所述加热电路是否有效工作进行检测。值得注意的时，本技术方案仅保护对风向传感器的结构改进，本技术方案中，根据金属接头所在电流支路的通断电情况判断风向标化冻效果的方法采用现有的电信号检测和信号处理手段实现。

另外，本实施方式中，两个金属接头设置在风向标的相对两侧，指的是两个金属接头分别设置在风向标相对的两个受风面上。

同时，本实施方式中，根据水流和冰层的导电率不同，还可在所述电流支路通电时，根据所述电流支路上的电阻率、电流值或者电压值等判断接通两个金属接头156的是否是冰层。

具体实施时，对于所述电流支路的电信号的检测，可通过现有技术实现，例如电阻检测、电流检测等。

具体的，本实施方式中，两个加热电阻155串联在同一供电支路上，以方便加热电阻155的工作。

本实施方式中，风向标157相对两侧分别设有一个圆环型的加热电阻155，即，风向标相对的两个受风面上分别设有一个圆环型的加热电阻155，金属接头156所连接的导线154穿过与所述金属接头156位于风向标157同一侧的加热电阻155的内圈，以方便金属接头156布线，同时也实现了对导线154的防冻保护。且加热电阻155位于风向标157的底部，以根据热空气上升效应，提高化冻效果；同时，当风向标157底部的冰层融化，风向标157上部的冰层可在重力作用下滑落，进一步提高除冰效果。

本实施方式中，风向标157通过转接部转动设置在支撑部151上，转接部包括传动杆152和连杆153。连杆153内部设有用于容纳连接加热电阻155的导线154和连接金属接头156的导线154的内腔，以便导线从连杆153和支撑部151内部走线，从而对导线进行保护。传动杆152转动设置在支撑部151上，连杆153水平设置在传动杆152上，风向标157设置在连杆153上。传动杆152和支撑部151内部均设有用于供导线走线的内腔；传动杆152上设有防水帽159，传动杆152和支撑部151的连接位置位于防水帽159内周，以避免雨水进入支撑部151内腔，从而提高对位于支撑部151内部的导线的保护。

本实施方式中，还提出了一种气象站，包括本实施方式提供的防冻式风向传感器，还包括温度传感器、配电箱6和控制器。加热电阻155、金属接头156、温度传感器和控制器均通过导线连接配电箱6，以获取供电。控制器用于根据温度传感器的检测值控制加热电阻155所在供电支路的导通，即当温度传感器的检测值等于或者小于0度，则控制器可自动控制加热电阻155所在的供电支路导通，从而使加热电阻155加热对风向标157化冻。

控制器还用于根据金属接头156所在供电支路的电信号控制加热电阻155所在供电支路的断开。本实施方式中，如果加热电阻155上电后的2分钟内，金属接头156所在电流支路还没有产生电流，则判断风向标157表面没有冰层，则控制器控制加热电阻155所在的供电支路恢复断开状态；如果加热电阻155上电后的2分钟内，金属接头156所在电流支路产生电流，则判断风向标157表面有冰层，则控制器控制加热电阻155所在的供电支路在金属接头156所在的电流支路失电后恢复断开状态，此时，金属接头156所在的电流支路失电，表示风向标157表面冰层以及完全除去。

具体的，实施方式中，控制器的工作方式为现有技术，通过现有技术与本实施方式提供的防冻式风向传感器的配合，实现了对风向传感器15的风向标157的自动化冻。

本实施方式中的气象站，还包括固定杆2和底座1；固定杆2垂直设置在底座1上，固定杆2上设有多根用于提供安装位置的横杆17。位于固定杆2低端的横杆17上设有与雨量计3和二氧化碳传感器4。温度传感器设置在位于固定杆2高端的横杆17上；所述防冻式风向传感器的支撑部151设置在位于固定杆2高端的横杆17上，以便感应风向。

本实施方式中，所述固定杆2上端的横杆17上还设有摄像头8、风速传感器9、光照传感器10、PM2.5和PM10传感器11、大气压传感器12、湿度传感器和降雪量传感器14。

本实施方式中，固定杆2顶部设有避雷针16。

具体的，本实施方式中，配电箱6设置在固定杆2上，控制器设置在配电箱6内，配电箱6外部还设有天线7；配电箱6内部设有电源模块、通信模块和第一存储模块；所述电源模块用于供电；所述第一存储模块用于存储所述摄像头8采集的数据；所述通信模块用于将第一存储模块存储的数据通过天线7发送到云端服务器，以便用户从云端服务器查看历史数据。

本实施方式中，固定杆2上还设有操作箱5；所述操作箱5内包括处理器模块、第二存储模块、显示模块。所述处理器模块连接第二存储模块和显示模块，所述处理器模块还通过485接口与各气象要素传感器连接；气象要素传感器包括：漏斗式雨量计3、二氧化碳传感器4、风速传感器9、光照传感器10、PM2.5和PM10传感器11、大气压传感器12、温度传感器、湿度传感器、降雪量传感器14和风向传感器15。具体实施时，可将温度传感器和湿度传感器合二为一，直接采用温湿度传感器13。

所述第二存储模块用于保存各气象要素传感器采集到的数据；所述显示模块包括一块安装在操作箱5上的LED显示屏，LED显示屏显示观测到各个气象传感器采集到的实时数据。

以上仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防冻式风向传感器，其风向标(157)上设有用于加热的加热电路；其特征在于，风向标(157)上还设有两个金属接头(156)，且两个金属接头(156)之间有间隙；

两个金属接头(156)串联在同一电流支路上，常态下，所述电流支路断开；当所述风向标(157)处于化冻状态时，两个金属接头(156)之间通过水流导通，所述电流支路通电。

2.如权利要求1所述的防冻式风向传感器，其特征在于，所述两个金属接头(156)位于风向标(157)相对的两侧，且两个金属接头(156)均位于风向标(157)的底部。

3.如权利要求2所述的防冻式风向传感器，其特征在于，所述加热电路包括分布设置在风向标(157)相对两侧的圆环型的加热电阻(155)，金属接头(156)所连接的导线(154)穿过与所述金属接头(156)位于风向标(157)同一侧的加热电阻(155)的内圈；且加热电阻(155)位于风向标(157)的底部。

4.如权利要求3所述的防冻式风向传感器，其特征在于，两个加热电阻(155)串联在同一供电支路上，以方便加热电阻(155)的工作控制；所述供电支路与所述电流支路并联。

5.如权利要求3所述的防冻式风向传感器，其特征在于，风向标(157)通过转接部转动设置在支撑部(151)上；转接部包括传动杆(152)和连杆(153)，传动杆(152)转动设置在支撑部(151)上，连杆(153)水平设置在传动杆(152)上，风向标(157)设置在连杆(153)上；传动杆(152)、连杆(153)和支撑部(151)内部均设有用于供加热电阻(155)和金属接头(156)所连接的导线(154)走线的内腔；传动杆(152)上设有防水帽(159)，传动杆(152)和支撑部(151)的连接位置位于防水帽(159)内周。

6.一种气象站，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的防冻式风向传感器，还包括温度传感器、配电箱(6)和控制器；加热电阻(155)、金属接头(156)、温度传感器和控制器均通过导线连接配电箱(6)，控制器用于根据温度传感器的检测值控制加热电阻(155)所在供电支路的导通；控制器还用于根据金属接头(156)所在供电支路的电信号控制加热电阻(155)所在供电支路的断开。

7.如权利要求6所述的气象站，其特征在于，还包括固定杆(2)和底座(1)；固定杆(2)垂直设置在底座(1)上，固定杆(2)上设有多根用于提供安装位置的横杆(17)；位于固定杆(2)低端的横杆(17)上设有与雨量计(3)和二氧化碳传感器(4)；温度传感器设置在位于固定杆(2)高端的横杆(17)上；所述防冻式风向传感器的支撑部(151)设置在位于固定杆(2)高端的横杆(17)上；所述固定杆(2)上端的横杆(17)上还设有摄像头(8)、风速传感器(9)、光照传感器(10)、PM2.5和PM10传感器(11)、大气压传感器(12)、湿度传感器和降雪量传感器(14)。

8.如权利要求7所述的气象站，其特征在于，固定杆(2)顶部设有避雷针(16)。

9.如权利要求7所述的气象站，其特征在于，配电箱(6)设置在固定杆(2)上，控制器设置在配电箱(6)内，配电箱(6)外部还设有天线(7)；配电箱(6)内部设有电源模块、通信模块和第一存储模块；所述电源模块用于供电；所述第一存储模块用于存储所述摄像头(8)采集的数据；所述通信模块用于将第一存储模块存储的数据通过天线(7)发送到云端服务器。

10.如权利要求7所述的气象站，其特征在于，固定杆(2)上还设有操作箱(5)；所述操作箱(5)内包括处理器模块、第二存储模块、显示模块；所述处理器模块连接第二存储模块和显示模块，所述处理器模块还通过485接口与各气象要素传感器连接；气象要素传感器包括：漏斗式雨量计(3)、二氧化碳传感器(4)、风速传感器(9)、光照传感器(10)、PM2.5和PM10传感器(11)、大气压传感器(12)、温度传感器、湿度传感器、降雪量传感器(14)和风向传感器(15)；所述第二存储模块用于保存各气象要素传感器采集到的数据；所述显示模块包括一块安装在操作箱(5)上的LED显示屏，LED显示屏显示观测到各个气象传感器采集到的实时数据。

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